1、第四节 离子晶体,1.能记住离子键、离子晶体的概念,能说出离子键强弱与性质的关系。 2.能记住晶格能的概念和意义,能说出晶格能与晶体性质的关系。,一,二,一、离子晶体 1.构成离子晶体的粒子 离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。构成离子晶体的粒子不能(填“能”或“不能”,下同)自由移动,所以离子晶体不能导电。 2.配位数 离子晶体中离子的配位数是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。决定离子晶体中离子的配位数的因素有几何因素、 电荷因素、键性因素。 (1)几何因素是指晶体中正负离子的半径比(r+/r-)。它是决定离子晶体结构的重要因素。,一,二,(2)电荷因素是指正负离子的电
2、荷比。如在NaCl晶体中,每个Na+周围有6个Cl-,每个Cl-周围有6个Na+。NaCl只是氯化钠晶体的化学式,在晶体中不存在单个氯化钠分子,只有Na+和Cl-。在CsCl晶体中,每个Cs+周围有8个Cl-,每个Cl-周围有8个Cs+。如果正负离子的电荷不同,正负离子的个数必定不相同,结果,正负离子的配位数就不会相同。如在CaF2晶体中,Ca2+和F-的电荷比是21,个数比是12,Ca2+的配位数为8,F-的配位数为4。 (3)键性因素是指离子键的纯粹程度。 3.特点 离子晶体硬度较大、难于压缩、熔点和沸点较高。,一,二,离子晶体中存在共价键吗? 提示：有些离子晶体如NaOH、NH4Cl、N
3、a2SO4中存在共价键,有些离子晶体中不存在共价键如NaCl、MgO等。,一,二,二、晶格能 1.定义 离子晶体的晶格能是指气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量,通常取正值。离子晶体的晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。 2.晶格能的大小 晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,而且熔点越高,硬度越大。典型的离子晶体晶格能的大小与离子所带的电荷和离子半径的关系是:离子电荷越多,晶格能越大,离子半径越大,晶格能越小。,一,二,NaCl与KCl,NaCl与MgCl2哪一个晶格能更大? 提示：r(Na+)r(Mg2+),所以MgCl2的晶格能大于NaCl。,一,二,一、离子晶体的物理性质与结构的关系
4、 1.具有较高的熔、沸点,难挥发 离子晶体中,阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键),要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾,就需要较多的能量。因此,离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。 一般说来,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,离子晶体的熔、沸点越高。 2.硬而脆 离子晶体中,阴、阳离子间有较强的离子键,离子晶体表现出较大的硬度。当晶体受到冲击力作用时,部分离子键发生断裂,导致晶体破碎。,一,二,3.离子晶体不导电,熔化或溶于水后能导电 离子晶体中,离子键较强,离子不能自由移动,即晶体中无自由移动的离子,因此,离子晶体不导电。当升高温度时,阴、阳离子获得足够能量克服离
5、子间的相互作用,成为自由移动的离子,在外界电场作用下,离子定向移动而形成电流。离子化合物溶于水时,阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(实质上是水合离子),在外界电场作用下,阴、阳离子定向移动而导电。 难溶于水的强电解质,如BaSO4、CaCO3等溶于水,由于溶液中自由移动的离子浓度极小,故导电性极差。通常情况下,我们说它们的水溶液不导电。,一,二,4.溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中,难溶于非极性溶剂(如苯、CCl4)中。当把离子晶体放在水中时,极性水分子对离子晶体中的离子产生静电作用,使晶体中的离子克服离子间的作用而离开晶体,变成在水中自由移动的离子。,一,二,二、四
6、种晶体的结构和性质比较,一,二,一,二,知识点1,知识点2,知识点3,离子晶体的性质,【例题1】 溴化钠、氯化钠和氧化镁晶体中离子的核间距和晶格能(部分)如下表所示:(1)溴化钠晶体比氯化钠晶体晶格能 (填“大”或“小”),主要原因是 。 (2)氧化镁晶体比氯化钠晶体晶格能大,主要原因是 。 (3)溴化钠、氯化钠和氧化镁晶体中,硬度最大的是 。工业制取单质镁时,往往电解的是氯化镁而不是氧化镁,主要原因是 。,知识点1,知识点2,知识点3,答案：(1)小 NaBr比NaCl离子的核间距大 (2)氧化镁晶体中的阴、阳离子所带电荷数多,并且阴、阳离子核间距小(3)氧化镁 氧化镁晶体比氯化镁晶体晶格能
7、大,熔点高,电解时消耗电能大 解析：利用离子晶体中离子的核间距、离子的电荷数与晶格能的关系,对离子晶体的物理性质进行分析。晶格能越大,则离子晶体的熔、沸点越高。,知识点1,知识点2,知识点3,点拨 解答有关离子晶体性质的问题时,应抓住成键离子所带电荷数的多少、核间距的大小、晶格能的大小、晶格能与性质之间的关系这一主线进行分析、判断、推理。,知识点1,知识点2,知识点3,离子晶体的结构,【例题2】 超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0,部分为-2。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。下列说法正确的是( )C.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个 D.晶体中,0价氧
8、元素与-2价氧元素的原子个数比为13,知识点1,知识点2,知识点3,知识点1,知识点2,知识点3,点拨 解答该题时,一要利用“均摊法”,求得每个晶胞中所含离子的数目;二要根据晶体结构求得阴、阳离子的配位数。同时也可联想NaCl晶体模型,利用熟悉的模型去解答有关问题。,知识点1,知识点2,知识点3,四大晶体比较,【例题3】 如图为一些晶体中的结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨中的某一种。,知识点1,知识点2,知识点3,(1)其中代表金刚石的是 (填字母,下同),其中每个碳原子与 个碳原子最近且距离相等,金刚石属于 晶体。 (2)其中代表石墨的是 ,其中每个正六边形占有的碳原子
9、平均数为 。 (3)其中表示NaCl的是 ,每个Na+周围与它最近的 个Na+紧邻。 (4)代表CsCl的是 ,它属于 晶体,每个Cs+与 个Cl-紧邻。 (5)代表干冰的是 ,它属于 晶体,每个CO2分子与 个CO2分子紧邻。 答案：(1)D 4 原子 (2)E 2 (3)A 12 (4)C 离子 8 (5)B 分子 12,知识点1,知识点2,知识点3,解析：根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶胞是立方单元,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,但观察Na+与最近且等距离的Na+数时要抛开Cl-,从空间结构上看是12个Na+,即x轴面上、y轴面上、z轴面上各4个。CsCl晶体由Cs+、Cl-构成体心立方结构。干冰也是立方体结构,但在立方体每个正方形面心都有一个CO2分子,称为“面心立方”,所以每个CO2分子在三维空间里x、y、z三个面各紧邻4个CO2分子,共12个CO2分子。金刚石中每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成,每个碳原子紧邻3个碳原子,即每个,知识点1,知识点2,知识点3,点拨 原子晶体中只存在共价键,由于共价键具有饱和性和方向性,故原子不遵循紧密堆积原则,其立体构型为立体网状结构,其余三种晶体遵循紧密堆积原则,应用均摊法确定晶胞中包含的微粒数目。,
